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GSM基站射频拉远系统中CPRI接口的研究和设计

作　者: 郑冕
导　师: 彭宏
学　校: 浙江工业大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 射频拉远 CPRI FPGA IQ
分类号: TN929.532
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 87次
引　用: 1次
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内容摘要

在无线通信领域中,移动运营商为了满足业务区内的无线覆盖需求,和解决部分偏远地区或封闭性场所的信号覆盖问题,引入了射频拉远技术。它将蜂窝通信系统中的传统无线基站分为基带处理和射频拉远两部分,在两者之间采用电缆或光纤连接。由于缺乏统一的接口标准,不同的基站需要不同的射频拉远单元,这不利于无线基站的开放性发展。鉴于这个缺陷,公共通用无线接口联盟制定了开放性的接口标准——CPRI(Common Public Radio Interface),它定义了无线基站内部无线设备控制(REC)和无线设备(RE)之间的接口,凡是遵循CPRI接口规范的REC和RE都可以相互连通。由此可见,CPRI是无线基站中REC和RE实现模块化、不同厂商产品实现相互连通的关键,更是无线通信网络实现分布式覆盖的有效手段。在未来的移动通信领域中,尤其是3G中,它将是保证无线网络覆盖和服务质量的必要技术之一。因此,对于CPRI的研究具有重要的意义。本文首先概述了CPRI的研究背景和发展现状,指出了CPRI规范在无线通信领域的影响和意义。其次介绍了CPRI规范的物理层和数据链路层,并对CPRI的帧结构和子信道作了详细地描述。然后分析了GSM基站射频拉远系统的整体结构,介绍了系统中CPRI接口实现的硬件环境和软件平台。本文的重点部分是CPRI接口在FPGA中的实现。通过前面对CPRI规范物理层和数据链路层功能的分析,提出了CPRI接口在FPGA中的设计方案。整个设计将CPRI接口分为CPRI成帧/解帧器、高速收发器和时钟单元三个模块,详细讨论了三个模块的功能和实现,并给出了逻辑仿真图。在设计CPRI成帧/解帧器模块的时候,为了使CPRI接口能传输GSM无线标准的基带IQ数据,在CPRI原来的IQ数据映射规则基础上设计了一个新的数据映射规则。最后在FPGA开发板上通过试验验证了CPRI接口设计的可行性和性能,并在测试结果的基础上进行了分析,给出了下一步改进的地方。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-14
  1.1 研究背景和意义  10-12
  1.2 CPRI 发展现状  12-13
  1.3 课题主要工作内容  13-14
第2章 CPRI 协议的研究  14-31
  2.1 CPRI 系统结构  14-16
  2.2 CPRI 接口定义  16-28
    2.2.1 物理层  17-27
    2.2.2 数据链路层  27-28
  2.3 启动状态机  28-30
  2.4 本章小结  30-31
第3章射频拉远系统结构和CPRI 接口开发环境  31-38
  3.1 GSM 基站射频拉远系统整体结构  31-33
  3.2 CPRI 接口开发环境  33-37
    3.2.1 Stratix Ⅱ GX 芯片介绍  34-35
    3.2.2 软件开发平台  35-37
  3.3 本章小结  37-38
第4章 CPRI 接口的设计和实现  38-63
  4.1 CPRI 的整体设计  38-39
  4.2 CPRI 接口各个模块的设计和实现  39-62
    4.2.1 CPRI 成帧/解帧器  39-55
    4.2.2 时钟单元模块  55-56
    4.2.3 高速收发器  56-62
  4.3 本章小结  62-63
第5章 CPRI 设计验证和性能分析  63-67
  5.1 硬件验证系统  63-65
  5.2 验证结果  65-66
  5.3 本章小结  66-67
第6章总结和展望  67-68
参考文献  68-70
致谢  70-71
攻读学位期间参加的科研项目和成果  71

GSM基站射频拉远系统中CPRI接口的研究和设计

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